KR102211367B1 - Organic electrolyte and lithium battery employing said electrolyte - Google Patents

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Abstract

유기용매; 리튬염; 화학식 1로 표시되는 보레이트(borate) 화합물; 및 화학식 2로 표시되는 이온성 금속 착화합물을 포함하는 유기전해액 및 상기 유기전해액을 포함하는 리튬전지가 제시된다.Organic solvent; Lithium salt; A borate compound represented by Formula 1; And an organic electrolyte containing the ionic metal complex compound represented by Chemical Formula 2, and a lithium battery containing the organic electrolyte.

Description

유기전해액 및 상기 전해액을 채용한 리튬전지{ORGANIC ELECTROLYTE AND LITHIUM BATTERY EMPLOYING SAID ELECTROLYTE}An organic electrolyte and a lithium battery employing the electrolyte {ORGANIC ELECTROLYTE AND LITHIUM BATTERY EMPLOYING SAID ELECTROLYTE}

유기전해액 및 상기 전해액을 채용한 리튬전지에 관한 것이다.It relates to an organic electrolyte and a lithium battery employing the electrolyte.

리튬전지는 비디오 카메라, 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등 휴대용 전자기기의 구동 전원으로 사용된다. 재충전이 가능한 리튬이차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈수소 전지, 니켈아연 전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 3배 이상 높고 고속 충전이 가능하다.Lithium batteries are used as power sources for portable electronic devices such as video cameras, mobile phones, and notebook computers. The rechargeable lithium secondary battery has more than three times the energy density per unit weight and can be charged at a high speed compared to conventional lead storage batteries, nickel-cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries.

리튬전지는 높은 구동 전압에서 작동되므로 리튬과 반응성이 높은 수계 전해액이 사용될 수 없다. 리튬전지에는 일반적으로 유기전해액이 사용된다. 유기전해액은 리튬염이 유기용매에 용해되어 제조된다. 유기용매는 고전압에서 안정적이며, 이온전도도와 유전율이 높고 점도가 낮은 것이 바람직하다.Since the lithium battery operates at a high driving voltage, an aqueous electrolyte having high reactivity with lithium cannot be used. In general, an organic electrolyte is used for lithium batteries. The organic electrolyte is prepared by dissolving a lithium salt in an organic solvent. The organic solvent is preferably stable at high voltage, high ionic conductivity and dielectric constant, and low viscosity.

리튬전지에 카보네이트 계통의 극성 비수계 용매가 사용되면 초기 충전시 음극/양극과 전해액 사이의 부반응에 의해 전하가 과량 사용되는 비가역반응이 진행된다. 상기 비가역반응에 의해 음극 표면에 고체전해질막(Solid Electrolyte Interface; 이하 SEI)과 같은 패시베이션층(passivation layer)이 형성된다.When a carbonate-based polar non-aqueous solvent is used in a lithium battery, an irreversible reaction occurs in which an excessive amount of charge is used due to a side reaction between the cathode/anode and the electrolyte during initial charging. By the irreversible reaction, a passivation layer such as a solid electrolyte interface (SEI) is formed on the surface of the cathode.

리튬염은 충방전과정에서 전해액의 유기용매와 반응하여 유기용매를 소모시키고, 가스를 발생시키며, 저항이 큰 고체전해질막을 형성함에 의하여 결과적으로 리튬전지의 수명특성이 저하된다.The lithium salt reacts with the organic solvent of the electrolyte during the charging and discharging process to consume the organic solvent, generate gas, and form a solid electrolyte film having high resistance, resulting in deterioration of the life characteristics of the lithium battery.

따라서, 가스발생을 억제하고, 저항이 낮은 고체전해질막을 형성하여 리튬전지의 수명특성의 저하를 방지할 수 있는 유기전해액이 요구된다.Accordingly, there is a need for an organic electrolyte solution capable of suppressing gas generation and preventing deterioration of life characteristics of a lithium battery by forming a solid electrolyte film having low resistance.

한 측면은 새로운 유기전해액을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a new organic electrolyte.

다른 한 측면은 상기 유기전해액을 포함하는 리튬전지를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a lithium battery including the organic electrolyte.

한 측면에 따라,According to one aspect,

유기용매;Organic solvent;

리튬염;Lithium salt;

하기 화학식 1로 표시되는 보레이트(borate) 화합물; 및A borate compound represented by the following formula (1); And

하기 화학식 2로 표시되는 이온성 금속 착화합물을 포함하는 유기전해액이 제공된다:An organic electrolyte containing an ionic metal complex represented by the following formula (2) is provided:

<화학식 1> <화학식 2><Formula 1> <Formula 2>

Figure 112016091071717-pct00001
Figure 112016091071717-pct00002
Figure 112016091071717-pct00001
Figure 112016091071717-pct00002

상기 식들에서,In the above equations,

R1, R2 및 R3는 서로 독립적으로 수소; 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기; 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 시아노알킬기;이며,R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen; A halogen substituted or unsubstituted C1 to C5 alkyl group; Or a halogen substituted or unsubstituted C 1 to C 5 cyanoalkyl group; And,

상기 R1, R2 및 R3 중 적어도 하나가 시아노알킬기를 포함하며,At least one of R 1 , R 2 and R 3 includes a cyanoalkyl group,

Me가 전이금속 및 원소주기율표의 제13족 내지 제15족에 속하는 원소로 이루어진 군에서 선택된 원소이며,Me is an element selected from the group consisting of transition metals and elements belonging to groups 13 to 15 of the periodic table,

M이 금속이온이며,M is a metal ion,

a가 1 내지 3의 정수이며, b가 1 내지 3의 정수이며, s=b/a이며,a is an integer of 1 to 3, b is an integer of 1 to 3, s=b/a,

p가 0 내지 8이며, q가 0 또는 1이며, r이 1 내지 4이며,p is 0 to 8, q is 0 or 1, r is 1 to 4,

X1 및 X2가 서로 독립적으로 O, S, 또는 NR6이며,X 1 and X 2 are each independently O, S, or NR 6 ,

R4 및 R6이 서로 독립적으로 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 아릴기이며,R 4 and R 6 are each independently a halogen, a halogen substituted or unsubstituted C 1 to C 5 alkyl group, or a halogen substituted or unsubstituted C 1 to C 5 aryl group,

R5 가 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 10의 아릴렌기이다.R 5 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen, or an arylene group having 4 to 10 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen.

또 다른 한 측면에 따라,According to another aspect,

양극;anode;

음극; 및cathode; And

상기에 따른 유기전해액을 포함하는 리튬전지가 제공된다.A lithium battery comprising the organic electrolyte according to the above is provided.

한 측면에 따르면 새로운 조성의 유기전해액을 사용함에 의하여 리튬전지의 수명특성이 향상될 수 있다.According to one aspect, the life characteristics of a lithium battery can be improved by using an organic electrolyte of a new composition.

도 1a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 리튬전지의 상온(25℃) 수명특성을 나타내는 그래프이다.
도 1b는 실시예 7 내지 8 및 비교예 1 및 7에서 제조된 리튬전지의 상온(25℃) 수명특성을 나타내는 그래프이다.
도 1c는 실시예 7 내지 8 및 비교예 1 및 7에서 제조된 리튬전지의 고온(45℃) 수명특성을 나타내는 그래프이다.
도 2는 예시적인 구현예에 따른 리튬전지의 모식도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 리튬전지 2: 음극
3: 양극 4: 세퍼레이터
5: 전지케이스 6: 캡 어셈블리
1A is a graph showing the life characteristics of lithium batteries manufactured in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 6 at room temperature (25°C).
1B is a graph showing the life characteristics of lithium batteries manufactured in Examples 7 to 8 and Comparative Examples 1 and 7 at room temperature (25°C).
1C is a graph showing high temperature (45°C) life characteristics of lithium batteries prepared in Examples 7 to 8 and Comparative Examples 1 and 7.
2 is a schematic diagram of a lithium battery according to an exemplary embodiment.
<Explanation of symbols for major parts of drawings>
1: lithium battery 2: negative electrode
3: anode 4: separator
5: battery case 6: cap assembly

발명의 실시를 위한 최선의 형태Best mode for carrying out the invention

이하에서 예시적인 구현예들에 따른 유기전해액 및 상기 유기전해액을 채용한 리튬전지에 관하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, an organic electrolyte according to exemplary embodiments and a lithium battery employing the organic electrolyte will be described in more detail.

일구현예에 따른 유기전해액은 유기용매; 리튬염; 하기 화학식 1로 표시되는 보레이트(borate) 화합물; 및 하기 화학식 2로 표시되는 이온성 금속 착화합물(ionic metal complex)을 포함한다:The organic electrolyte according to an embodiment is an organic solvent; Lithium salt; A borate compound represented by the following formula (1); And an ionic metal complex represented by the following formula (2):

<화학식 1> <화학식 2><Formula 1> <Formula 2>

Figure 112016091071717-pct00003
Figure 112016091071717-pct00004
Figure 112016091071717-pct00003
Figure 112016091071717-pct00004

상기 식들에서,In the above equations,

R1, R2 및 R3는 서로 독립적으로 수소; 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기; 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 시아노알킬기;이며, 상기 R1, R2 및 R3 중 적어도 하나가 시아노알킬기를 포함하며, Me가 전이금속 및 원소주기율표의 제13족 내지 제15족에 속하는 원소로 이루어진 군에서 선택된 원소이며, M이 금속이온이며, a가 1 내지 3의 정수이며, b가 1 내지 3의 정수이며, s=b/a이며, p가 0 내지 8이며, q가 0 또는 1이며, r이 1 내지 4이며, X1 및 X2가 서로 독립적으로 O, S, 또는 NR6이며, R4 및 R6이 서로 독립적으로 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 아릴기이며, R5가 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 10의 아릴렌기이다. 예를 들어, 상기 M이 알칼리 금속이온 또는 알칼리토 금속이온일 수 있다.R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen; A halogen substituted or unsubstituted C1 to C5 alkyl group; Or a halogen-substituted or unsubstituted C1 to C5 cyanoalkyl group; wherein at least one of R 1 , R 2 and R 3 contains a cyanoalkyl group, and Me is a transition metal and Group 13 of the Periodic Table of the Elements To an element selected from the group consisting of elements belonging to Group 15, M is a metal ion, a is an integer of 1 to 3, b is an integer of 1 to 3, s=b/a, and p is 0 to 8, q is 0 or 1, r is 1 to 4, X 1 and X 2 are each independently O, S, or NR 6 , and R 4 and R 6 are each independently substituted with halogen or halogen, or Unsubstituted C 1 to C 5 alkyl group, or a halogen substituted or unsubstituted C 1 to C 5 aryl group, and R 5 is a halogen substituted or unsubstituted C 1 to C 5 alkylene group, or halogen substituted or It is an unsubstituted C4-10 arylene group. For example, M may be an alkali metal ion or an alkaline earth metal ion.

상기 유기전해액은 가스발생을 억제하고, 저항이 높은 고체전해질막의 형성을 억제함에 의하여 리튬전지의 수명특성 등의 전지 성능의 저하를 방지할 수 있다.The organic electrolyte suppresses generation of gas and suppresses formation of a solid electrolyte film having high resistance, thereby preventing deterioration in battery performance such as life characteristics of a lithium battery.

상기 유기전해액이 리튬전지의 성능을 향상시키는 이유에 대하여 이하에서 보다 구체적으로 설명하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서 본 발명의 범위가 이하 설명의 범위로 한정되는 것은 아니다.The reason why the organic electrolyte improves the performance of the lithium battery will be described in more detail below, but this is to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the scope of the description below.

예를 들어, 상기 보레이트 화합물은 음이온을 수용할 수 있으므로 리튬염의 해리를 촉진시켜 유기전해액의 이온전도도를 향상시킬 수 있다. 그리고, 상기 화학식 2의 이온성 금속 착화합물은 중심원자인 Me에 헤테로원자인 X1, X2가 고리를 형성하면서 결합되어 화학적으로 안정한 구조를 가질 수 있다. 따라서, 상기 이온성 금속 착화합물을 포함하는 유기전해액은 향상된 이온전도도 외에 향상된 내열성, 화학적 안정성, 내가수분해성을 가질 수 있다.For example, since the borate compound can accommodate anions, it is possible to improve the ionic conductivity of the organic electrolyte by promoting dissociation of the lithium salt. In addition, the ionic metal complex of Formula 2 may have a chemically stable structure by bonding while forming a ring with heteroatoms X 1 and X 2 to the central atom Me. Accordingly, the organic electrolyte solution containing the ionic metal complex compound may have improved heat resistance, chemical stability, and hydrolysis resistance in addition to improved ionic conductivity.

따라서, 상기 유기전해액이 보레이트화합물과 이온성화합물을 동시에 포함함에 의하여 높은 이온전도도와 향상된 내열성, 내가수분해성을 동시에 제공할 수 있다. 결과적으로, 상기 유기전해액을 포함하는 리튬전지의 안정성이 향상되고 수명특성이 향상될 수 있다.Accordingly, since the organic electrolyte contains a borate compound and an ionic compound at the same time, high ionic conductivity, improved heat resistance, and hydrolysis resistance can be simultaneously provided. As a result, the stability of the lithium battery including the organic electrolyte may be improved and life characteristics may be improved.

예를 들어, 상기 유기전해액에서 보레이트 화합물은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다:For example, the borate compound in the organic electrolyte may be represented by the following formula (3):

<화학식 3><Formula 3>

B(OR10)3 B(OR 10 ) 3

상기 식에서, R10이 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 시아노알킬이다.In the above formula, R 10 is cyanoalkyl having 1 to 5 carbon atoms unsubstituted or substituted with halogen.

예를 들어, 상기 유기전해액에서 보레이트 화합물은 트리시아노메틸보레이트, 트리시아노에틸보레이트(트리스(2-시아노에틸)보레이트), 트리시아노프로필보레이트 또는 트리시아노부틸보레이트일 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 루이스산(Lewis acid)에 해당하는 보레이트 화합물로서 음이온 수용력이 있는 화합물이라면 모두 가능하다.For example, the borate compound in the organic electrolyte may be tricyanomethylborate, tricyanoethylborate (tris(2-cyanoethyl)borate), tricyanopropylborate, or tricyanobutylborate, but is not limited thereto. It is a borate compound corresponding to Lewis acid, and any compound having anionic capacity is possible.

예를 들어, 상기 유기전해액에서 이온성 금속 착화합물은 하기 화학식 4로 표시될 수 있다:For example, the ionic metal complex compound in the organic electrolyte may be represented by Formula 4:

<화학식 4><Formula 4>

Figure 112016091071717-pct00005
Figure 112016091071717-pct00005

상기 식에서, Ma가 Al, B 또는 P이며, M이 금속이온이며, p가 0 내지 8이며, q가 0 또는 1이며, r이 1 내지 4이며, X3 및 X4가 서로 독립적으로 O 또는 S이며, R7이 할로겐이며, R8 이 서로 독립적으로 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 10의 아릴렌기이다.In the above formula, Ma is Al, B or P, M is a metal ion, p is 0 to 8, q is 0 or 1, r is 1 to 4, X 3 and X 4 are each independently O or S, R 7 is halogen, R 8 is independently a halogen-substituted or unsubstituted C 1 to C 5 alkylene group, or a halogen-substituted or unsubstituted C 4 to C 10 arylene group.

예를 들어, 상기 유기전해액에서 이온성 금속 착화합물이 하기 화학식 5 또는 6으로 표시될 수 있다:For example, the ionic metal complex compound in the organic electrolyte may be represented by Formula 5 or 6:

<화학식 5> <화학식 6><Formula 5> <Formula 6>

Figure 112016091071717-pct00006
Figure 112016091071717-pct00007
Figure 112016091071717-pct00006
Figure 112016091071717-pct00007

상기 식들에서, Ma가 Al, B 또는 P이며, p가 0 내지 8이며, r이 1 내지 4이며, R7이 할로겐이며, R9가 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기이다.In the above formulas, Ma is Al, B or P, p is 0 to 8, r is 1 to 4, R 7 is halogen, R 9 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen to be.

구체적으로, 상기 유기전해액에서 이온성 금속 착화합물은 하기 화학식 7 내지 12로 표시될 수 있다.Specifically, the ionic metal complex compound in the organic electrolyte may be represented by Formulas 7 to 12 below.

<화학식 7> <화학식 8><Formula 7> <Formula 8>

Figure 112016091071717-pct00008
Figure 112016091071717-pct00009
Figure 112016091071717-pct00008
Figure 112016091071717-pct00009

<화학식 9> <화학식 10><Formula 9> <Formula 10>

Figure 112016091071717-pct00010
Figure 112016091071717-pct00011
Figure 112016091071717-pct00010
Figure 112016091071717-pct00011

<화학식 11> <화학식 12><Formula 11> <Formula 12>

Figure 112016091071717-pct00012
Figure 112016091071717-pct00013
.
Figure 112016091071717-pct00012
Figure 112016091071717-pct00013
.

상기 유기전해액에서 보레이트 화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%일 수 있으나, 반드시 이러한 범위로 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 적절한 양이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 보레이트 화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 7중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 보레이트 화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 보레이트 화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 3중량%일 수 있다. 상기 함량 범위 내에서 더욱 향상된 전지 특성이 얻어질 수 있다.The content of the borate compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the organic electrolyte, but is not necessarily limited to this range, and an appropriate amount may be used as needed. For example, the content of the borate compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 7% by weight based on the total weight of the organic electrolyte. For example, the content of the borate compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the organic electrolyte. For example, the content of the borate compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 3% by weight based on the total weight of the organic electrolyte. Further improved battery characteristics may be obtained within the above content range.

상기 유기전해액에서 이온성 금속 착화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%일 수 있으나, 반드시 이러한 범위로 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 적절한 양이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 이온성 금속 착화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 7중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 이온성 금속 착화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 이온성 금속 착화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 3중량%일 수 있다. 상기 함량 범위 내에서 더욱 향상된 전지 특성이 얻어질 수 있다.The content of the ionic metal complex in the organic electrolyte may be 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the organic electrolyte, but is not necessarily limited to this range, and an appropriate amount may be used as needed. For example, the content of the ionic metal complex compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 7% by weight based on the total weight of the organic electrolyte. For example, the content of the ionic metal complex compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the organic electrolyte. For example, the content of the ionic metal complex compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 3% by weight based on the total weight of the organic electrolyte. Further improved battery characteristics may be obtained within the above content range.

상기 유기전해액은 하기 화학식 13으로 표시되는 불소계 화합물을 추가적으로 포함할 수 있다:The organic electrolyte may additionally contain a fluorine-based compound represented by the following formula (13):

<화학식 13><Formula 13>

Figure 112016091071717-pct00014
Figure 112016091071717-pct00014

상기 식에서, X1 및 X2는 서로 독립적으로 수소; 할로겐; 탄소수 1 내지 2의 할로겐으로 치환 또는 비치환된 알킬기이며, 상기 X1 및 X2 중 적어도 하나가 불소 원자를 포함한다.In the above formula, X 1 and X 2 are each independently hydrogen; halogen; It is an alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen having 1 to 2 carbon atoms, and at least one of X 1 and X 2 contains a fluorine atom.

상기 불소계 화합물을 추가적으로 포함함에 의하여 유기전해액의 점도가 감소할 수 있다. 상기 유기전해액의 점도가 감소함에 의하여 유기전해액의 함침 특성이 개선되고 이온전도도가 향상될 수 있다.By additionally including the fluorine-based compound, the viscosity of the organic electrolyte may be reduced. As the viscosity of the organic electrolyte decreases, impregnation properties of the organic electrolyte may be improved and ionic conductivity may be improved.

상기 유기전해액에서 불소계 화합물은 하기 화학식 14 내지 15로 표시될 수 있다:The fluorine-based compound in the organic electrolyte may be represented by the following formulas 14 to 15:

<화학식 14> <화학식 15> <Formula 14> <Formula 15>

Figure 112016091071717-pct00015
Figure 112016091071717-pct00016
.
Figure 112016091071717-pct00015
Figure 112016091071717-pct00016
.

상기 유기전해액에서 불소계 화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%일 수 있으나, 반드시 이러한 범위로 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 적절한 양이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 불소계 화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 7중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 불소계 화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 불소계 화합물의 함량은 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 3중량%일 수 있다. 상기 함량 범위 내에서 더욱 향상된 전지 특성이 얻어질 수 있다.The content of the fluorine-based compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the organic electrolyte, but is not necessarily limited to this range, and an appropriate amount may be used as needed. For example, the content of the fluorine-based compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 7% by weight based on the total weight of the organic electrolyte. For example, the content of the fluorine-based compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the organic electrolyte. For example, the content of the fluorine-based compound in the organic electrolyte may be 0.1 to 3% by weight based on the total weight of the organic electrolyte. Further improved battery characteristics may be obtained within the above content range.

상기 유기전해액에서 보레이트 화합물, 이온성 금속 착화합물 및 불소계 화합물의 조성비는 보레이트 화합물 100 중량부에 대하여 이온성 금속 착화합물 20 내지 500 중량부, 불소계 화합물 20 내지 500 중량부일 수 있으나, 반드시 이러한 범위로 한정되지 않으며 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위내에서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 보레이트 화합물, 이온성 금속 착화합물 및 불소계 화합물의 조성비는 보레이트 화합물 100 중량부에 대하여 이온성 금속 착화합물 20 내지 400 중량부, 불소계 화합물 20 내지 400 중량부일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 보레이트 화합물, 이온성 금속 착화합물 및 불소계 화합물의 조성비는 보레이트 화합물 100 중량부에 대하여 이온성 금속 착화합물 20 내지 300 중량부, 불소계 화합물 20 내지 300 중량부일 수 있다.The composition ratio of the borate compound, the ionic metal complex and the fluorine-based compound in the organic electrolyte may be 20 to 500 parts by weight of the ionic metal complex and 20 to 500 parts by weight of the fluorine-based compound, but is not necessarily limited to this range. And may be appropriately selected within a range that does not impair the effects of the present invention. For example, the composition ratio of the borate compound, the ionic metal complex and the fluorine-based compound in the organic electrolyte may be 20 to 400 parts by weight of the ionic metal complex and 20 to 400 parts by weight of the fluorine-based compound based on 100 parts by weight of the borate compound. For example, the composition ratio of the borate compound, the ionic metal complex and the fluorine-based compound in the organic electrolyte may be 20 to 300 parts by weight of the ionic metal complex and 20 to 300 parts by weight of the fluorine-based compound based on 100 parts by weight of the borate compound.

상기 유기전해액에서 유기용매는 저비점용매를 포함할 수 있다. 상기 저비점용매는 25℃, 1기압에서 비점이 200℃ 이하인 용매를 의미한다.The organic solvent in the organic electrolyte may include a low boiling point solvent. The low boiling point solvent refers to a solvent having a boiling point of 200°C or less at 25°C and 1 atmosphere.

예를 들어, 상기 유기용매는 디알킬카보네이트, 고리형카보네이트, 선형 또는 고리형 에스테르, 선형 또는 고리형 아미드, 지방족 니트릴, 선형 또는 고리형 에테르 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, the organic solvent includes at least one selected from the group consisting of dialkyl carbonates, cyclic carbonates, linear or cyclic esters, linear or cyclic amides, aliphatic nitriles, linear or cyclic ethers, and derivatives thereof. can do.

보다 구체적으로, 상기 유기용매는 디메틸카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 메틸프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 디에틸카보네이트(DEC), 디프로필카보네이트, 프로필렌카보네이트(PC), 에틸렌카보네이트(EC), 부틸렌카보네이트, 에틸프로피오네이트, 에틸부티레이트, 아세토니트릴, 석시노니트릴(SN), 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 감마-발레로락톤, 감마-부티로락톤 및 테트라하이드로퓨란으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 저비점용매라면 모두 가능하다.More specifically, the organic solvent is dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC ), butylene carbonate, ethyl propionate, ethyl butyrate, acetonitrile, succinonitrile (SN), dimethylsulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, gamma-valerolactone, gamma-butyrolactone, and tetrahydro It may include one or more selected from the group consisting of furan, but is not necessarily limited thereto, and any low boiling point solvent that can be used in the art may be used.

상기 유기전해액에서 상기 리튬염의 농도는 0.01 내지 2.0 M 일 수 있으나, 반드시 이러한 범위로 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 적절한 농도가 사용될 수 있다. 상기 농도 범위 내에서 더욱 향상된 전지 특성이 얻어질 수 있다.The concentration of the lithium salt in the organic electrolyte may be 0.01 to 2.0 M, but is not necessarily limited to this range, and an appropriate concentration may be used if necessary. Further improved battery characteristics may be obtained within the above concentration range.

상기 유기전해액 사용되는 리튬염은 특별히 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 리튬염으로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(x, y는 1 내지 20이다), LiCl, LiI 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기전해액에서 리튬염은 LiPF6일 수 있다.The lithium salt used for the organic electrolyte is not particularly limited, and any lithium salt that can be used in the art may be used. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x+1 SO 2 ) (C y F 2y+1 SO 2 ) (x, y are 1 to 20), LiCl, LiI, or a mixture thereof, and the like may be used. For example, in the organic electrolyte, the lithium salt may be LiPF 6 .

상기 유기전해액은 액체 또는 겔 상태일 수 있다. 상기 유기전해액은 상술한 보레이트 화합물, 이온성 금속 착화합물 및 리튬염을 유기용매에 첨가하여 제조될 수 있다.The organic electrolyte may be in a liquid or gel state. The organic electrolyte may be prepared by adding the above-described borate compound, ionic metal complex compound, and lithium salt to an organic solvent.

다른 구현예에 따른 리튬전지는 양극; 음극 및 상기에 따른 유기전해액을 포함한다. 상기 리튬전지는 그 형태가 특별히 제한되지는 않으며, 리튬이온전지, 리튬이온폴리머전지, 리튬설퍼전지 등과 같은 리튬이차전지는 물론, 리튬일차 전지도 포함한다.A lithium battery according to another embodiment includes a positive electrode; It includes a negative electrode and the organic electrolyte according to the above. The shape of the lithium battery is not particularly limited, and includes lithium secondary batteries such as lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, and lithium sulfur batteries, as well as lithium primary batteries.

예를 들어, 상기 리튬전지에서 양극은 니켈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 양극의 양극활물질을 니켈을 포함하는 리튬전이금속산화물일 수 있다. 예를 들어, 상기 양극의 양극활물질은 니켈의 함량이 전이금속 중에서 가장 많은 니켈 리치(rich) 리튬전이금속산화물일 수 있다.For example, in the lithium battery, the positive electrode may include nickel. For example, the positive electrode active material of the positive electrode may be a lithium transition metal oxide containing nickel. For example, the positive electrode active material of the positive electrode may be a nickel-rich lithium transition metal oxide having the largest amount of nickel among transition metals.

예를 들어, 상기 리튬전지에서 음극은 음극활물질로서 흑연을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 리튬전지는 4.8V 이상의 고전압을 가질 수 있다.For example, in the lithium battery, the negative electrode may include graphite as a negative electrode active material. In addition, the lithium battery may have a high voltage of 4.8V or higher.

예를 들어, 상기 리튬전지는 다음과 같은 방법에 의하여 제조될 수 있다.For example, the lithium battery may be manufactured by the following method.

먼저 양극이 준비된다.First, the anode is prepared.

예를 들어, 양극활물질, 도전재, 바인더 및 용매가 혼합된 양극활물질 조성물이 준비된다. 상기 양극활물질 조성물이 금속 집전체 위에 직접 코팅되어 양극판이 제조된다. 다르게는, 상기 양극활물질 조성물이 별도의 지지체 상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 양극판이 제조될 수 있다. 상기 양극은 상기에서 열거한 형태에 한정되는 것은 아니고 상기 형태 이외의 형태일 수 있다.For example, a positive electrode active material composition in which a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and a solvent are mixed is prepared. The positive electrode active material composition is directly coated on a metal current collector to prepare a positive electrode plate. Alternatively, the positive electrode active material composition may be cast on a separate support, and then a film peeled from the support may be laminated on a metal current collector to prepare a positive electrode plate. The anode is not limited to the shapes listed above, but may be in a shape other than the above shape.

상기 양극활물질은 리튬함유 금속산화물로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한 없이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합에서 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는, LiaA1-bBbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1-bBbO2-cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2-bBbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1-b-cCobBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다:The positive electrode active material is a lithium-containing metal oxide and may be used without limitation as long as it is commonly used in the art. For example, one or more of a complex oxide of a metal and lithium selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof may be used, and a specific example thereof is Li a A 1-b B b D 2 (the Where 0.90≦a≦1.8, and 0≦b≦0.5); Li a E 1-b B b O 2-c D c (where 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.5, 0≦c≦0.05); LiE 2-b B b O 4-c D c (where 0≦b≦0.5, 0≦c≦0.05); Li a Ni 1-bc Co b B c D α (wherein, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Co b B c O 2-α F α (wherein, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni 1-bc Co b B c O 2-α F 2 (wherein, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c D α (wherein, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F α (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F 2 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni b E c G d O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, 0.001≦d≦0.1); Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 (wherein, 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, 0≦d≦0.5, 0.001≦e≦0.1); Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0.001≦b≦0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0.001≦b≦0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0.001≦b≦0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8 and 0.001≦b≦0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0≦f≦2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0≦f≦2); A compound represented by any one of the formulas of LiFePO 4 can be used:

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements, or combinations thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or a combination thereof.

예를 들어, LiCoO2, LiMnxO2x(x=1, 2), LiNi1-xMnxO2x(0<x<1), LiNi1-x-yCoxMnyO2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5, 1-x-y>0.5), LiFePO4 등이다.For example, LiCoO 2 , LiMn x O 2x (x=1, 2), LiNi 1-x Mn x O 2x (0<x<1), LiNi 1-xy Co x Mn y O 2 (0≤x≤ 0.5, 0≤y≤0.5, 1-xy>0.5), LiFePO 4 and the like.

물론 상기 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트, 또는 코팅 원소의 하이드록시카보네이트의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, one having a coating layer on the surface of the compound may be used, or a mixture of the compound and a compound having a coating layer may be used. The coating layer may contain a coating element compound of oxide, hydroxide, oxyhydroxide of coating element, oxycarbonate of coating element, or hydroxycarbonate of coating element. The compound constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. As a coating element included in the coating layer, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, or a mixture thereof may be used. The coating layer formation process may be any coating method as long as the compound can be coated by a method that does not adversely affect the physical properties of the positive electrode active material by using these elements (e.g. spray coating, dipping method, etc.). Since the content can be well understood by those engaged in the relevant field, detailed description will be omitted.

상기 도전재로는 카본블랙, 흑연미립자 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며, 당해 기술분야에서 도전재로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.Carbon black, graphite fine particles, etc. may be used as the conductive material, but are not limited thereto, and any material that can be used as a conductive material in the art may be used.

상기 바인더로는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물 또는 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.As the binder, vinylidene fluoride/hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene and mixtures thereof, or styrene butadiene rubber-based polymer, etc. Although may be used, it is not limited thereto, and any one that can be used as a binder in the art may be used.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤 또는 물 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.As the solvent, N-methylpyrrolidone, acetone, water, and the like may be used, but are not limited thereto, and any solvent that can be used in the art may be used.

상기, 양극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 수준이다. 리튬전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전재, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The contents of the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent are generally used in lithium batteries. One or more of the conductive material, the binder, and the solvent may be omitted depending on the use and configuration of the lithium battery.

다음으로 음극이 준비된다.Next, the cathode is prepared.

예를 들어, 음극활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 혼합하여 음극활물질 조성물이 준비된다. 상기 음극활물질 조성물이 금속 집전체 상에 직접 코팅 및 건조되어 음극판이 제조된다. 다르게는, 상기 음극활물질 조성물이 별도의 지지체상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 음극판이 제조될 수 있다.For example, an anode active material composition is prepared by mixing an anode active material, a conductive material, a binder, and a solvent. The negative electrode active material composition is directly coated and dried on a metal current collector to prepare a negative electrode plate. Alternatively, after the negative active material composition is cast on a separate support, a film peeled from the support may be laminated on a metal current collector to prepare a negative electrode plate.

상기 음극활물질은 당해 기술분야에서 리튬전지의 음극활물질로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 예를 들어, 리튬 금속, 리튬과 합금 가능한 금속, 전이금속 산화물, 비전이금속산화물 및 탄소계 재료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.The anode active material may be any material that can be used as an anode active material for lithium batteries in the art. For example, it may include at least one selected from the group consisting of lithium metal, a metal alloyable with lithium, a transition metal oxide, a non-transition metal oxide, and a carbon-based material.

예를 들어, 상기 리튬과 합금가능한 금속은 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, the metal alloyable with lithium is Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb Si-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth Element or a combination element thereof, not Si), Sn-Y alloy (the Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth element, or a combination element thereof, not Sn ), etc. The element Y is Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, It may be Se, Te, Po, or a combination thereof.

예를 들어, 상기 전이금속 산화물은 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다.For example, the transition metal oxide may be lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, or the like.

예를 들어, 상기 비전이금속 산화물은 SnO2, SiOx(0<x<2) 등일 수 있다. For example, the non-transition metal oxide may be SnO 2 , SiO x (0<x<2), or the like.

상기 탄소계 재료로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 결정질 탄소는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연일 수 있으며, 상기 비정질 탄소는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치(mesophase pitch) 탄화물, 소성된 코크스 등일 수 있다.The carbon-based material may be crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof. The crystalline carbon may be graphite such as amorphous, plate-shaped, flake, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and the amorphous carbon is soft carbon (low temperature calcined carbon) or hard carbon (hard carbon). carbon), mesophase pitch carbide, calcined coke, or the like.

음극활물질 조성물에서 도전재 및 바인더는 상기 양극활물질 조성물의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다.In the negative electrode active material composition, the conductive material and the binder may be the same as those of the positive electrode active material composition.

상기 음극활물질, 도전재, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. 리튬전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전재, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The contents of the negative electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent are generally used in lithium batteries. One or more of the conductive material, the binder, and the solvent may be omitted depending on the use and configuration of the lithium battery.

다음으로, 상기 양극과 음극 사이에 삽입될 세퍼레이터가 준비된다.Next, a separator to be inserted between the positive and negative electrodes is prepared.

상기 세퍼레이터는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다. 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 예를 들어, 리튬이온전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 권취 가능한 세퍼레이터가 사용되며, 리튬이온폴리머전지에는 유기전해액 함침 능력이 우수한 세퍼레이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 세퍼레이터는 하기 방법에 따라 제조될 수 있다.Any of the separators can be used as long as they are commonly used in lithium batteries. Those having low resistance to ion migration of the electrolyte and excellent in the ability to impregnate the electrolyte may be used. For example, as selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, it may be a non-woven fabric or a woven fabric. For example, a rollable separator such as polyethylene or polypropylene may be used for a lithium ion battery, and a separator having excellent organic electrolyte impregnation ability may be used for a lithium ion polymer battery. For example, the separator may be manufactured according to the following method.

고분자 수지, 충진제 및 용매를 혼합하여 세퍼레이터 조성물이 준비된다. 상기 세퍼레이터 조성물이 전극 상부에 직접 코팅 및 건조되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다. 또는, 상기 세퍼레이터 조성물이 지지체상에 캐스팅 및 건조된 후, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이터 필름이 전극 상부에 라미네이션되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다.A polymer resin, a filler, and a solvent are mixed to prepare a separator composition. The separator composition may be directly coated and dried on an electrode to form a separator. Alternatively, after the separator composition is cast and dried on a support, a separator film peeled off from the support may be laminated on an electrode to form a separator.

상기 세퍼레이터 제조에 사용되는 고분자 수지는 특별히 한정되지 않으며, 전극판의 결합재에 사용되는 물질들이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.The polymer resin used for manufacturing the separator is not particularly limited, and all materials used for the bonding material of the electrode plate may be used. For example, vinylidene fluoride/hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, or mixtures thereof may be used.

다음으로, 상술한 유기전해액이 준비된다.Next, the organic electrolyte solution described above is prepared.

도 2에서 보여지는 바와 같이 상기 리튬전지(1)는 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)를 포함한다. 상술한 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)가 와인딩되거나 접혀서 전지케이스(5)에 수용된다. 이어서, 상기 전지케이스(5)에 유기전해액이 주입되고 캡(cap) 어셈블리(6)로 밀봉되어 리튬전지(1)가 완성된다. 상기 전지케이스는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬전지는 대형박막형전지일 수 있다. 상기 리튬전지는 리튬이온전지일 수 있다.As shown in FIG. 2, the lithium battery 1 includes a positive electrode 3, a negative electrode 2, and a separator 4. The positive electrode 3, the negative electrode 2, and the separator 4 described above are wound or folded to be accommodated in the battery case 5. Subsequently, an organic electrolyte is injected into the battery case 5 and sealed with a cap assembly 6 to complete the lithium battery 1. The battery case may have a cylindrical shape, a square shape, or a thin film type. For example, the lithium battery may be a large thin film type battery. The lithium battery may be a lithium ion battery.

상기 양극 및 음극 사이에 세퍼레이터가 배치되어 전지구조체가 형성될 수 있다. 상기 전지구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 유기 전해액에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 리튬이온폴리머전지가 완성된다.A separator may be disposed between the positive electrode and the negative electrode to form a battery structure. After the battery structure is stacked in a bi-cell structure, it is impregnated with an organic electrolyte, and the resulting product is accommodated in a pouch and sealed to complete a lithium ion polymer battery.

또한, 상기 전지구조체는 복수개 적층되어 전지팩을 형성하고, 이러한 전지팩이 고용량 및 고출력이 요구되는 모든 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노트북, 스마트폰, 전기차량 등에 사용될 수 있다.In addition, a plurality of the battery structures are stacked to form a battery pack, and the battery pack may be used in all devices requiring high capacity and high output. For example, it can be used for laptop computers, smart phones, electric vehicles, and the like.

또한, 상기 리튬전지는 수명특성 및 고율특성이 우수하므로 전기차량(electric vehicle, EV)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 플러그인하이브리드차량(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) 등의 하이브리드차량에 사용될 수 있다. 또한, 많은 양의 전력 저장이 요구되는 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기 자전거, 전동 공구 등에 사용될 수 있다.In addition, since the lithium battery has excellent life characteristics and high rate characteristics, it can be used in an electric vehicle (EV). For example, it can be used in hybrid vehicles such as plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs). In addition, it can be used in a field requiring a large amount of power storage. For example, it can be used for electric bicycles, power tools, and the like.

발명의 실시를 위한 형태Mode for carrying out the invention

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.The present invention will be described in more detail through the following examples and comparative examples. However, the examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

(유기전해액의 제조)(Preparation of organic electrolyte)

실시예 1: LDFOP (1%) + TCEB(1%)Example 1: LDFOP (1%) + TCEB (1%)

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 사용하고, 유기전해액 총 중량에 대하여 하기 화학식 8로 표시되는 금속염인 리튬 다이플로로 비스(옥살레이터)포스페이트(Lithium difluoro bis-(oxalato)phosphate), LDFOP) 1중량% 및 하기 화학식 16으로 표시되는 트리스(2-시아노에틸)보레이트(tris(2-cyanoethyl) borate), 트리시아노에틸 보레이트, TCEB) 1중량%를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다.In a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), 1.15M LiPF 6 was used as a lithium salt, and the following formula 8 was used based on the total weight of the organic electrolyte. 1% by weight of lithium difluoro bis-(oxalato)phosphate, LDFOP), which is a metal salt represented, and tris(2-cyanoethyl)borate represented by the following formula (16) (tris(2) -cyanoethyl) borate), tricyanoethyl borate, TCEB) 1% by weight was added to prepare an organic electrolyte.

<화학식 8> <화학식 16><Formula 8> <Formula 16>

Figure 112016091071717-pct00017
Figure 112016091071717-pct00018
Figure 112016091071717-pct00017
Figure 112016091071717-pct00018

실시예 2: LDFOP(1%) + TCEB (1%) + FEC (1%)Example 2: LDFOP (1%) + TCEB (1%) + FEC (1%)

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 사용하고, 유기전해액 총 중량에 대하여 하기 화학식 8로 표시되는 금속염 1중량%, 하기 화학식 16으로 표시되는 트리스(2-시아노에틸)보레이트 1중량%, 및 하기 화학식 14로 표시되는 플루오로에틸렌카보네이트 1중량%를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다.In a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), 1.15M LiPF 6 was used as a lithium salt, and the following formula 8 was used based on the total weight of the organic electrolyte. An organic electrolyte was prepared by adding 1% by weight of the metal salt represented, 1% by weight of tris(2-cyanoethyl) borate represented by the following formula (16), and 1% by weight of fluoroethylene carbonate represented by the following formula (14).

<화학식 8> <화학식 16> <화학식 14><Formula 8> <Formula 16> <Formula 14>

Figure 112016091071717-pct00019
Figure 112016091071717-pct00020
Figure 112016091071717-pct00021
Figure 112016091071717-pct00019
Figure 112016091071717-pct00020
Figure 112016091071717-pct00021

실시예 3: LDFOP (1%) + TCEB (0.5%) + FEC (1%)Example 3: LDFOP (1%) + TCEB (0.5%) + FEC (1%)

화학식 8로 표시되는 금속염 1중량%, 화학식 16으로 표시되는 트리스(2-시아노에틸)보레이트 0.5중량%, 및 화학식 14로 표시되는 플루오로에틸렌카보네이트 1중량%를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.Except for adding 1% by weight of a metal salt represented by Formula 8, 0.5% by weight of tris(2-cyanoethyl) borate represented by Formula 16, and 1% by weight of fluoroethylene carbonate represented by Formula 14 An organic electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2.

실시예 4: LDFOP (1%) + TCEB (0.25%) + FEC (1%)Example 4: LDFOP (1%) + TCEB (0.25%) + FEC (1%)

화학식 8로 표시되는 금속염 1중량%, 화학식 16으로 표시되는 트리스(2-시아노에틸)보레이트 0.25중량%, 및 화학식 14로 표시되는 플루오로에틸렌카보네이트 1중량%를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.Except for adding 1% by weight of a metal salt represented by Formula 8, 0.25% by weight of tris(2-cyanoethyl) borate represented by Formula 16, and 1% by weight of fluoroethylene carbonate represented by Formula 14 An organic electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2.

실시예 5: LDFOP (1%) + TCEB (0.5%) + FEC (3%)Example 5: LDFOP (1%) + TCEB (0.5%) + FEC (3%)

화학식 8로 표시되는 금속염 1중량%, 화학식 16으로 표시되는 트리스(2-시아노에틸)보레이트 0.5중량%, 및 화학식 14로 표시되는 플루오로에틸렌카보네이트 3중량%를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.Except for adding 1% by weight of a metal salt represented by Formula 8, 0.5% by weight of tris(2-cyanoethyl) borate represented by Formula 16, and 3% by weight of fluoroethylene carbonate represented by Formula 14 An organic electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2.

실시예 6: LDFOP (1%) + TCEB (0.5%) + FEC (0.5%)Example 6: LDFOP (1%) + TCEB (0.5%) + FEC (0.5%)

화학식 8로 표시되는 금속염 1중량%, 화학식 16으로 표시되는 트리스(2-시아노에틸)보레이트 0.5중량%, 및 화학식 14로 표시되는 플루오로에틸렌카보네이트 0.5중량%를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.Except for adding 1% by weight of a metal salt represented by Formula 8, 0.5% by weight of tris(2-cyanoethyl) borate represented by Formula 16, and 0.5% by weight of fluoroethylene carbonate represented by Formula 14 An organic electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2.

실시예 7: LiFOB (1%) + TCEB (0.5%)Example 7: LiFOB (1%) + TCEB (0.5%)

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 사용하고, 유기전해액 총 중량에 대하여 하기 화학식 10으로 표시되는 금속염 1중량% 및 하기 화학식 16으로 표시되는 트리스(2-시아노에틸)보레이트(tris(2-cyanoethyl) borate, 트리시아노에틸 보레이트) 0.5중량%를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다.In a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethylmethyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), 1.15M LiPF 6 was used as a lithium salt, and the following formula (10) was used based on the total weight of the organic electrolyte. An organic electrolyte was prepared by adding 1% by weight of the metal salt represented and 0.5% by weight of tris(2-cyanoethyl) borate (tricyanoethyl) borate represented by the following formula (16).

<화학식 10> <화학식 16><Formula 10> <Formula 16>

Figure 112016091071717-pct00022
Figure 112016091071717-pct00023
Figure 112016091071717-pct00022
Figure 112016091071717-pct00023

실시예 8: LiFOB (1%) + TCEB (0.5%) + FEC (3%)Example 8: LiFOB (1%) + TCEB (0.5%) + FEC (3%)

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 사용하고, 유기전해액 총 중량에 대하여 하기 화학식 8로 표시되는 금속염 1중량%, 하기 화학식 16으로 표시되는 트리스(2-시아노에틸)보레이트 0.5중량%, 및 하기 화학식 14로 표시되는 플루오로에틸렌카보네이트 3중량%를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다.In a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), 1.15M LiPF 6 was used as a lithium salt, and the following formula 8 was used based on the total weight of the organic electrolyte. An organic electrolyte was prepared by adding 1% by weight of the metal salt represented, 0.5% by weight of tris(2-cyanoethyl) borate represented by the following formula (16), and 3% by weight of fluoroethylene carbonate represented by the following formula (14).

<화학식 10> <화학식 16> <화학식 14><Formula 10> <Formula 16> <Formula 14>

Figure 112016091071717-pct00024
Figure 112016091071717-pct00025
Figure 112016091071717-pct00026
Figure 112016091071717-pct00024
Figure 112016091071717-pct00025
Figure 112016091071717-pct00026

비교예 1: 첨가제 없슴Comparative Example 1: No additives

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다.An organic electrolyte was prepared by adding 1.15M LiPF 6 as a lithium salt to a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethylmethyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC).

비교예 2: LDFOP (1%) onlyComparative Example 2: LDFOP (1%) only

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 사용하고, 유기전해액 총 중량에 대하여 하기 화학식 8로 표시되는 금속염 1중량%를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다.In a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), 1.15M LiPF 6 was used as a lithium salt, and the following formula 8 was used based on the total weight of the organic electrolyte. An organic electrolyte was prepared by adding 1% by weight of the indicated metal salt.

<화학식 8><Formula 8>

Figure 112016091071717-pct00027
Figure 112016091071717-pct00027

비교예 3: TCEB (1%) onlyComparative Example 3: TCEB (1%) only

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 사용하고, 하기 화학식 16으로 표시되는 트리스(2-시아노에틸)보레이트 1중량%를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다.In a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), 1.15M LiPF 6 was used as a lithium salt, and tris(2-) represented by the following formula (16) An organic electrolyte was prepared by adding 1% by weight of cyanoethyl) borate.

<화학식 16><Formula 16>

Figure 112016091071717-pct00028
Figure 112016091071717-pct00028

비교예 4: FEC (1%) onlyComparative Example 4: FEC (1%) only

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 사용하고, 유기전해액 총 중량에 대하여 하기 화학식 14로 표시되는 플루오로에틸렌카보네이트 1중량%를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다.In a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), 1.15M LiPF 6 was used as a lithium salt, and the following formula 14 was used based on the total weight of the organic electrolyte. An organic electrolyte was prepared by adding 1% by weight of the indicated fluoroethylene carbonate.

<화학식 14><Formula 14>

Figure 112016091071717-pct00029
Figure 112016091071717-pct00029

비교예 5: LDFOP (1%) + FEC (1%)Comparative Example 5: LDFOP (1%) + FEC (1%)

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 사용하고, 유기전해액 총 중량에 대하여 하기 화학식 8로 표시되는 금속염 1중량% 및 하기 화학식 14로 표시되는 플루오로에틸렌카보네이트 1중량%를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다.In a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), 1.15M LiPF 6 was used as a lithium salt, and the following formula 8 was used based on the total weight of the organic electrolyte. An organic electrolyte was prepared by adding 1% by weight of the metal salt represented and 1% by weight of fluoroethylene carbonate represented by the following formula (14).

<화학식 8> <화학식 14><Formula 8> <Formula 14>

Figure 112016091071717-pct00030
Figure 112016091071717-pct00031
Figure 112016091071717-pct00030
Figure 112016091071717-pct00031

비교예 6: TCEB (1%) + FEC (1%)Comparative Example 6: TCEB (1%) + FEC (1%)

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 사용하고, 유기전해액 총 중량에 대하여 하기 화학식 16으로 표시되는 트리스(2-시아노에틸)보레이트 1중량%, 및 하기 화학식 14로 표시되는 플루오로에틸렌카보네이트 1중량%를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다.In a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), 1.15M LiPF 6 was used as a lithium salt, and the following formula (16) was used based on the total weight of the organic electrolyte. An organic electrolyte was prepared by adding 1% by weight of tris(2-cyanoethyl)borate and 1% by weight of fluoroethylene carbonate represented by the following formula (14).

<화학식 16> <화학식 14><Formula 16> <Formula 14>

Figure 112016091071717-pct00032
Figure 112016091071717-pct00033
Figure 112016091071717-pct00032
Figure 112016091071717-pct00033

비교예 7: LDFOP (1%) + VEC (0.5%)Comparative Example 7: LDFOP (1%) + VEC (0.5%)

에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:4:4 부피비 혼합용매에, 리튬염으로 1.15M LiPF6를 사용하고, 유기전해액 총 중량에 대하여 하기 화학식 8로 표시되는 금속염 1중량%, 바이닐 에틸렌 카보네이트(Vinyl ethylene carbonate, VEC) 0.5중량%를 첨가하여 유기전해액을 제조하였다. In a 2:4:4 volume ratio mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), 1.15M LiPF 6 was used as a lithium salt, and the following formula 8 was used based on the total weight of the organic electrolyte. An organic electrolyte was prepared by adding 1% by weight of the displayed metal salt and 0.5% by weight of vinyl ethylene carbonate (VEC).

<화학식 8><Formula 8>

Figure 112016091071717-pct00034
Figure 112016091071717-pct00034

(리튬 전지의 제조)(Manufacture of lithium battery)

실시예 9Example 9

(음극 제조)(Cathode manufacturing)

흑연 입자(MC20, 미츠비시 화학) 97중량%, 도전재로서 (다이셀(Daicel)사의 BM408) 1.5중량%, 바인더로서 (제온(Zeon)사의 BM400-B) 1.5중량%를 혼합한 후 증류수에 투입하고 기계식 교반기를 사용하여 60분간 교반하여 음극활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 닥터 블레이드를 사용하여 10㎛ 두께의 구리 집전체 위에 약 60㎛ 두께로 도포하고 100℃의 열풍건조기에서 0.5시간 동안 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 4시간 동안 다시 한번 건조하고, 압연(roll press)하여 음극판을 제조하였다. 음극의 합제밀도 (E/D)는 1.55 g/cc이고, 로딩레벨(L/L)은 14.36 mg/cm2이다.After mixing 97% by weight of graphite particles (MC20, Mitsubishi Chemical), 1.5% by weight of (Daicel's BM408) as a conductive material, and 1.5% by weight of (Zeon's BM400-B) as a binder, they are added to distilled water. Then, a negative active material slurry was prepared by stirring for 60 minutes using a mechanical stirrer. The slurry was applied to a thickness of about 60 μm on a copper current collector having a thickness of 10 μm using a doctor blade, dried for 0.5 hours in a hot air dryer at 100° C., dried again for 4 hours under vacuum and 120° C., and rolled (roll press) to prepare a negative electrode plate. The mixture density (E/D) of the negative electrode is 1.55 g/cc, and the loading level (L/L) is 14.36 mg/cm 2 .

(양극 제조)(Anode manufacturing)

Zr 코팅된 LiNi65Co20Mn15O2(NCM 65, 삼성 SDI) 94중량%, 도전재로서 (Denka black) 3.0중량% 및 바인더로서(PVDF, Solvay사의 Solef 6020) 3.0중량%를 혼합하여 N-메틸-2-피롤리돈 용매에 투입한 후 기계식 교반기를 사용하여 30분간 교반하여 양극활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 닥터 블레이드를 사용하여 20㎛ 두께의 알루미늄 집전체 위에 약 60㎛ 두께로 도포하고 100℃의 열풍건조기에서 0.5시간 동안 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 4시간 동안 다시 한번 건조하고, 압연(roll press)하여 양극판을 제조하였다. 양극의 합제밀도 (E/D)는 3.15 g/cc이고, 로딩레벨(L/L)은 27.05 mg/cm2이다.Zr-coated LiNi 65 Co 20 Mn 15 O 2 (NCM 65, Samsung SDI) 94% by weight, as a conductive material (Denka black) 3.0% by weight and a binder (PVDF, Solef 6020 from Solvay) 3.0% by weight were mixed -After the methyl-2-pyrrolidone was added to the solvent, the mixture was stirred for 30 minutes using a mechanical stirrer to prepare a positive electrode active material slurry. The slurry was applied to a thickness of about 60 μm on an aluminum current collector having a thickness of 20 μm using a doctor blade, dried for 0.5 hours in a hot air dryer at 100° C., dried once again under vacuum and 120° C. for 4 hours, and rolled (roll press) to prepare a positive electrode plate. The mixture density (E/D) of the positive electrode is 3.15 g/cc, and the loading level (L/L) is 27.05 mg/cm 2 .

(전지조립)(Battery assembly)

세퍼레이터로서 (세라믹 코팅된 16 마이크론 두께의 폴리에틸렌 세퍼레이터 SK 이노베이션) 및 전해액으로서 상기 실시예 1에서 제조된 유기전해액을 사용하여 파우치 형태의 리튬전지를 제조하였다.A pouch-shaped lithium battery was manufactured using the (ceramic coated 16 micron-thick polyethylene separator SK Innovation) and the organic electrolyte prepared in Example 1 as an electrolyte.

실시예 10 내지 16Examples 10 to 16

실시예 1에서 제조된 유기전해액 대신에 실시예 2 내지 8에서 제조된 유기전해액을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 리튬전지를 제조하였다.A lithium battery was manufactured in the same manner as in Example 9, except that the organic electrolyte prepared in Examples 2 to 8 was used instead of the organic electrolyte prepared in Example 1.

비교예 8 내지 14Comparative Examples 8 to 14

실시예 1에서 제조된 유기전해액 대신에 비교예 1 내지 7에서 제조된 유기전해액을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 리튬전지를 제조하였다.A lithium battery was manufactured in the same manner as in Example 9, except that the organic electrolyte prepared in Comparative Examples 1 to 7 was used instead of the organic electrolyte prepared in Example 1.

평가예 1: 점도측정Evaluation Example 1: Viscosity Measurement

실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 유기전해액에 대하여 점도를 측정하여 그 결과의 일부를 하기 표 1에 나타내었다.The viscosity was measured for the organic electrolytes prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6, and some of the results are shown in Table 1 below.

점도계 SV-1A(A&D Company; Vibro ciscometer)를 이용하여 점도를 측정하였다. The viscosity was measured using a viscometer SV-1A (A&D Company; Vibro ciscometer).

점도 [cp]Viscosity [cp] 실시예 2Example 2 6.486.48 비교예 1Comparative Example 1 5.965.96 비교예 2Comparative Example 2 6.706.70 비교예 3Comparative Example 3 7.147.14 비교예 4Comparative Example 4 6.886.88 비교예 5Comparative Example 5 7.457.45 비교예 6Comparative Example 6 6.866.86

상기 표 1에서 보여지는 바와 같이 실시예 2의 유기전해액은 비교예 1 내지 6의 유기전해액에 비하여 점도가 현저히 감소하였다.As shown in Table 1, the organic electrolyte of Example 2 had a significantly reduced viscosity compared to the organic electrolytes of Comparative Examples 1 to 6.

평가예 2: 상온(25℃) 충방전 특성 평가Evaluation Example 2: Room temperature (25°C) charge and discharge characteristics evaluation

상기 실시예 9 내지 16 및 비교예 8 내지 14에서 제조된 상기 리튬전지를 상온(25℃)에서 0.5C rate의 전류로 전압이 4.20V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.20V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.80V(vs. Li)에 이를 때까지 0.5C rate의 정전류로 방전하였다(화성단계, 1st 사이클).The lithium batteries prepared in Examples 9 to 16 and Comparative Examples 8 to 14 were charged at a constant current at room temperature (25°C) at a current of 0.5C until the voltage reached 4.20V (vs. Li), followed by constant voltage charging. While maintaining 4.20V in the mode, cut-off was performed at a current of 0.05C rate. Subsequently, at the time of discharge, discharge was performed at a constant current of 0.5C rate until the voltage reached 2.80V (vs. Li) (formation step, 1 st cycle).

상기 화성단계를 거친 리튬전지를 25℃에서 0.5C rate의 전류로 전압이 4.20V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.20V 를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.80V(vs. Li)에 이를 때까지 1.5C rate의 정전류로 방전하는 사이클을 200th 사이클까지 반복하였다.The lithium battery that has undergone the formation step is charged at a constant current at 25°C at a current of 0.5C until the voltage reaches 4.20V (vs. Li), and then cut off at a current of 0.05C rate while maintaining 4.20V in the constant voltage mode. (cut-off). Then, until the voltage at the time of discharge to 2.80V (vs. Li) was repeated cycles of discharging at a constant current of 1.5C rate to 200 th cycle.

상기 충방전 실험 결과의 일부를 하기 표 2에 나타내었다. 200th 사이클에서의 용량유지율은 하기 수학식 1로 정의된다.Some of the results of the charge/discharge experiment are shown in Table 2 below. The capacity retention rate in the 200 th cycle is defined by Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

용량 유지율=[200th 사이클에서의 방전용량/1st 사이클에서의 방전용량]×100Capacity retention rate = [discharge capacity at 200 th cycle/1 discharge capacity at st cycle] × 100

평가예 3: 고온(45℃) 충방전 특성 평가Evaluation Example 3: High-temperature (45°C) charge and discharge characteristics evaluation

충방전 온도를 45℃로 변경한 것을 제외하고는 평가예 2와 동일한 방법으로 충방전을 수행하였다.Charging and discharging were performed in the same manner as in Evaluation Example 2, except that the charging and discharging temperature was changed to 45°C.

상기 충방전 실험 결과의 일부를 하기 표 2에 나타내었다.Some of the results of the charge/discharge experiment are shown in Table 2 below.

25℃, 200th 사이클에서의 용량유지율 [%]Capacity retention rate at 25℃, 200 th cycle [%] 45℃, 200th 사이클에서 용량유지율 [%]Capacity maintenance rate at 45℃, 200 th cycle [%] 실시예 9Example 9 96.396.3 94.694.6 실시예 10Example 10 96.396.3 94.694.6 실시예 11Example 11 96.196.1 95.995.9 실시예 12Example 12 95.895.8 95.295.2 실시예 13Example 13 97.097.0 94.994.9 실시예 14Example 14 96.296.2 95.895.8 실시예 15Example 15 95.895.8 94.994.9 실시예 16Example 16 98.198.1 96.496.4 비교예 8Comparative Example 8 92.892.8 93.893.8 비교예 9Comparative Example 9 93.693.6 94.794.7 비교예 10Comparative Example 10 92.292.2 93.093.0 비교예 11Comparative Example 11 93.993.9 94.094.0 비교예 12Comparative Example 12 94.394.3 93.393.3 비교예 13Comparative Example 13 93.593.5 95.195.1

상기 표 2 및 도 1a~1c에서 보여지는 바와 같이 본원발명의 유기전해액을 포함하는 실시예 9 내지 16의 리튬전지는 본원발명의 유기전해액을 포함하지 않는 비교예 8 내지 13의 리튬전지에 비하여 상온(25℃) 및 고온(45℃) 수명특성이 향상되었다.As shown in Table 2 and FIGS. 1A to 1C, the lithium batteries of Examples 9 to 16 containing the organic electrolyte of the present invention are at room temperature compared to the lithium batteries of Comparative Examples 8 to 13 that do not contain the organic electrolyte of the present invention. (25°C) and high temperature (45°C) life characteristics are improved.

평가예 4: 고온(45℃) 직류저항(DC IR) 평가Evaluation Example 4: High temperature (45°C) DC resistance (DC IR) evaluation

직류저항(CDIR)을 하기 방법으로 측정하였다.Direct current resistance (CDIR) was measured by the following method.

상기 실시예 9 내지 16 및 비교예 8 내지 14에서 제조된 리튬전지에 대하여 고온(45℃)에서, 1st 사이클에서 0.5C의 전류로 SOC 50%의 전압까지 충전한 후 0.02C에서 컷오프한 후 10분 휴지시킨 후,The lithium batteries prepared in Examples 9 to 16 and Comparative Examples 8 to 14 were charged at a high temperature (45° C.) with a current of 0.5 C in the 1st cycle to a voltage of 50% SOC, and then cut off at 0.02 C. 10 After resting for a minute,

0.5C로 30초간 정정류 방전한 후, 30초 휴지시킨 후, 0.5C로 30초 정전류 충전시키고 10분 휴지시키고,After constant rectification discharge at 0.5C for 30 seconds, rest for 30 seconds, charge at 0.5C for 30 seconds constant current and rest for 10 minutes,

1.0C로 30초간 정정류 방전한 후, 30초 휴지시킨 후, 0.5C로 1분 정전류 충전시키고 10분 휴지시키고,After constant rectification discharge at 1.0C for 30 seconds, rest for 30 seconds, charge at 0.5C for 1 minute constant current, and rest for 10 minutes,

2.0C로 30초간 정정류 방전한 후, 30초 휴지시킨 후, 0.5C로 2분 정전류 충전시키고 10분 휴지시키고,After constant rectification discharge at 2.0C for 30 seconds, rest for 30 seconds, charge at 0.5C for 2 minutes constant current and rest for 10 minutes,

3.0C로 30초간 정정류 방전한 후, 30초 휴지시킨 후, 0.5C로 2분 정전류 충전시키고 10분 휴지시켰다.After constant rectification discharge at 3.0C for 30 seconds, rest for 30 seconds, constant current charging at 0.5C for 2 minutes, and rest for 10 minutes.

각각의 C-rate 별 10초 동안의 평균 전압강하값이 직류 전압값이다.The average voltage drop for 10 seconds for each C-rate is the DC voltage value.

측정된 직류 저항의 일부를 하기 표 3에 나타내었다.A part of the measured DC resistance is shown in Table 3 below.

고온(45℃) 에서의 직류 저항 증가율 [%]DC resistance increase rate at high temperature (45℃) [%] 실시예 9Example 9 132132 실시예 10Example 10 107107 실시예 11Example 11 109109 실시예 12Example 12 9999 실시예 13Example 13 9494 실시예 14Example 14 9797 실시예 15Example 15 110110 실시예 16Example 16 115115 비교예 8Comparative Example 8 148148 비교예 9Comparative Example 9 109109 비교예 10Comparative Example 10 179179 비교예 11Comparative Example 11 133133 비교예 12Comparative Example 12 127127 비교예 13Comparative Example 13 114114

상기 표 3에서 보여지는 바와 같이 본원발명의 유기전해액을 포함하는 실시예 9 내지 16의 리튬전지는 본원발명의 유기전해액을 포함하지 않는 비교예 8 내지 13의 리튬전지에 비하여 고온(45℃)에서 직류 저항의 증가율이 현저히 감소하였다.As shown in Table 3, the lithium batteries of Examples 9 to 16 containing the organic electrolyte of the present invention are at a higher temperature (45° C.) than the lithium batteries of Comparative Examples 8 to 13 that do not contain the organic electrolyte of the present invention. The rate of increase of the direct current resistance was significantly reduced.

따라서. 실시예의 리튬전지에서 고저항의 고체전해질막의 생성이 억제되었음을 알 수 있다. therefore. It can be seen that generation of a high-resistance solid electrolyte film was suppressed in the lithium battery of the embodiment.

평가예 4: 60℃ 고온 안정성 실험Evaluation Example 4: 60 ℃ high temperature stability test

상기 실시예 9 내지 16 및 비교예 8 내지 13에서 제조된 리튬전지에 대하여 상온(25℃)에서, 1st 사이클에서 0.5C의 속도(rate)로 4.2V까지 정전류 충전하고, 이어서 4.20V로 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 정전압 충전하였으며, 0.5C의 속도로 2.75 V까지 정전류 방전하였다.Regarding the lithium batteries prepared in Examples 9 to 16 and Comparative Examples 8 to 13 at room temperature (25° C.), constant current charging up to 4.2 V at a rate of 0.5 C in the 1st cycle, and then maintaining at 4.20 V, A constant voltage was charged until the current reached 0.05C, and a constant current was discharged to 2.75V at a rate of 0.5C.

2nd 사이클은 0.5C의 속도로 4.20V까지 정전류 충전하고, 이어서 4.20V로 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 정전압 충전하였으며 0.2C의 속도로 2.80 V까지 정전류 방전하였다.2 nd cycle was constant-voltage charge until the current is a constant current charging until 0.05C and 4.20V at a rate of 0.5C, and then maintained at a constant current discharge was 4.20V to 2.80 V at a rate of 0.2C.

3rd 사이클은 0.5C의 속도로 4.20V까지 정전류 충전하고 이어서 4.20V로 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 정전압 충전하였으며 0.2C의 속도로 2.80 V까지 정전류 방전하였다. 상기 3rd 사이클에서의 방전용량을 표준용량으로 간주하였다.3 rd cycle was kept at the constant current charging and then at a rate of 0.5C to 4.20V 4.20V constant voltage charge until the current to be the constant current discharge until 0.05C was 2.80 V at a rate of 0.2C. The discharge capacity at the 3 rd cycle was regarded as a standard capacity.

4th 사이클에서 0.5C의 속도로 4.20 V까지 충전하고 이어서 4.20 V로 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 정전압 충전한 후, 상기 충전된 전지를 60℃ 오븐에 10일, 30일, 60일 동안 보관한 후, 상기 전지를 꺼내 0.1C 의 속도로 2.75 V까지 4th 사이클의 방전을 진행하였다. 충방전 결과의 일부를 하기 표 4에 나타내었다. 고온 보관 후 용량유지율은 하기 수학식 2로 정의된다.Charged to 4.20 V at a rate of 0.5C in the 4th cycle, and then charged at a constant voltage until the current becomes 0.05C while maintaining at 4.20 V, and then the charged battery in an oven at 60° C. for 10 days, 30 days, and 60 days After storage, the battery was taken out and discharged for 4th cycle to 2.75 V at a rate of 0.1 C. Some of the charging and discharging results are shown in Table 4 below. The capacity retention rate after high temperature storage is defined by Equation 2 below.

<수학식 2><Equation 2>

고온 보관 후 용량유지율[%]= [4th 사이클에서 고온방치 후 방전용량 / 표준용량] × 100Capacity retention rate after high temperature storage[%]= [Discharge capacity after high temperature storage in 4th cycle / standard capacity] × 100

(상기 표준용량은 3rd 사이클에서의 방전용량이다)(The standard capacity is the discharge capacity at the 3 rd cycle)

60일 보관 후 용량유지율 [%]Capacity retention rate after storage for 60 days [%] 실시예 9Example 9 86.7886.78 실시예 10Example 10 86.2886.28 실시예 11Example 11 86.7486.74 실시예 12Example 12 87.0987.09 실시예 13Example 13 86.2786.27 실시예 14Example 14 88.0888.08 실시예 15Example 15 88.4688.46 실시예 16Example 16 89.7289.72 비교예 8Comparative Example 8 83.2283.22 비교예 9Comparative Example 9 84.5984.59 비교예 10Comparative Example 10 83.4383.43 비교예 11Comparative Example 11 85.2085.20 비교예 12Comparative Example 12 85.6085.60 비교예 13Comparative Example 13 85.9885.98

상기 표 4에서 보여지는 바와 같이 본원발명의 유기전해액을 포함하는 실시예 9 내지 16의 리튬전지는 본원발명의 유기전해액을 포함하지 않는 비교예 8 내지 13의 리튬전지에 비하여 고온 안정성이 현저히 증가하였다.As shown in Table 4, the lithium batteries of Examples 9 to 16 containing the organic electrolyte of the present invention significantly increased high temperature stability compared to the lithium batteries of Comparative Examples 8 to 13 that do not contain the organic electrolyte of the present invention. .

평가예 5: 가스발생량 실험Evaluation Example 5: Gas generation amount experiment

상기 실시예 9 내지 16 및 비교예 8 내지 14에서 제조된 상기 리튬전지에 대하여 고온(45℃) 수명특성 평가 과정에서 가스발생량을 측정하여 그 결과의 일부를 하기 표 5에 나타내었다.수명 평가가 끝난 셀을 지그에 넣어 터트린 후 내부 가스압 변화를 부피로 환산하여 가스생성량을 측정하였다.For the lithium batteries prepared in Examples 9 to 16 and Comparative Examples 8 to 14, the amount of gas generated in the process of evaluating the life characteristics at high temperature (45° C.) was measured, and some of the results are shown in Table 5 below. After popping the finished cell into a jig, the change in internal gas pressure was converted into a volume to measure the amount of gas produced.

가스발생량 [ml]Gas generation amount [ml] 실시예 13Example 13 0.790.79 비교예 14Comparative Example 14 2.122.12

상기 표 5에서 보여지는 바와 같이 본원발명의 유기전해액을 포함하는 실시예 13의 리튬전지는 본원발명의 유기전해액을 포함하지 않는 비교예 14의 리튬전지에 비하여 가스발생량이 현저히 감소하였다.As shown in Table 5 above, the lithium battery of Example 13 containing the organic electrolyte of the present invention significantly reduced the amount of gas generated compared to the lithium battery of Comparative Example 14 not containing the organic electrolyte of the present invention.

새로운 조성의 유기전해액을 사용함에 의하여 리튬전지의 수명특성이 향상될 수 있다.By using an organic electrolyte of a new composition, the life characteristics of a lithium battery can be improved.

Claims (20)

유기용매;
리튬염;
하기 화학식 1로 표시되는 보레이트(borate) 화합물;
하기 화학식 2로 표시되는 이온성 금속 착화합물; 및
하기 화학식 13으로 표시되는 불소계 화합물을 포함하며,
상기 보레이트 화합물의 함량이 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%이며,
상기 이온성 금속 착화합물의 함량이 상기 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%이며,
상기 불소계 화합물의 함량이 상기 유기전해액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%인, 유기전해액:
<화학식 1><화학식 2><화학식 2>
Figure 112021500283500-pat00035
Figure 112021500283500-pat00036
Figure 112021500283500-pat00055

상기 화학식 1, 2, 및 13에서,
R1, R2 및 R3는 서로 독립적으로 수소; 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기; 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 시아노알킬기;이며,
상기 R1, R2 및 R3 중 적어도 하나가 시아노알킬기를 포함하며,
Me가 전이금속 및 원소주기율표의 제13족 내지 제15족에 속하는 원소로 이루어진 군에서 선택된 원소이며,
M이 금속이온이며,
a가 1 내지 3의 정수이며, b가 1 내지 3의 정수이며, s=b/a이며,
p가 0 내지 8이며, q가 0 또는 1이며, r이 1 내지 4이며,
X1 및 X2가 서로 독립적으로 O, S, 또는 NR6이며,
R4 및 R6이 할로겐, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 아릴기이며,
R5 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 10의 아릴렌기이며,
상기 화학식 13에서,
X1 및 X2는 서로 독립적으로 수소; 할로겐; 탄소수 1 내지 2의 할로겐으로 치환 또는 비치환된 알킬기이며, 상기 X1 및 X2 중 적어도 하나가 불소 원자를 포함한다.
Organic solvent;
Lithium salt;
A borate compound represented by the following formula (1);
An ionic metal complex represented by the following formula (2); And
It includes a fluorine-based compound represented by the following Chemical Formula 13
The content of the borate compound is 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the organic electrolyte,
The content of the ionic metal complex is 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the organic electrolyte,
An organic electrolyte in which the content of the fluorine-based compound is 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the organic electrolyte:
<Formula 1><Formula2><Formula2>
Figure 112021500283500-pat00035
Figure 112021500283500-pat00036
Figure 112021500283500-pat00055

In Formulas 1, 2, and 13,
R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen; A halogen substituted or unsubstituted C1 to C5 alkyl group; Or a halogen substituted or unsubstituted C 1 to C 5 cyanoalkyl group; And,
At least one of R 1 , R 2 and R 3 includes a cyanoalkyl group,
Me is an element selected from the group consisting of transition metals and elements belonging to groups 13 to 15 of the periodic table,
M is a metal ion,
a is an integer of 1 to 3, b is an integer of 1 to 3, s=b/a,
p is 0 to 8, q is 0 or 1, r is 1 to 4,
X 1 and X 2 are each independently O, S, or NR 6 ,
R 4 and R 6 are halogen, a halogen substituted or unsubstituted C 1 to C 5 alkyl group, or a halogen substituted or unsubstituted C 1 to C 5 aryl group,
R 5 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen, an arylene group having 4 to 10 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen,
In Chemical Formula 13,
X 1 and X 2 are each independently hydrogen; halogen; It is an alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen having 1 to 2 carbon atoms, and at least one of X 1 and X 2 contains a fluorine atom.
제 1 항에 있어서, 상기 보레이트 화합물이 하기 화학식 3으로 표시되는 유기전해액:
<화학식 3>
B(OR10)3
상기 식에서,
R10이 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 시아노알킬이다.
The organic electrolyte according to claim 1, wherein the borate compound is represented by the following formula (3):
<Formula 3>
B(OR 10 ) 3
In the above formula,
R 10 is halogen-substituted or unsubstituted C 1 to C 5 cyanoalkyl.
제 1 항에 있어서, 상기 보레이트 화합물이 트리시아노메틸보레이트, 트리시아노에틸보레이트, 트리시아노프로필보레이트 또는 트리시아노부틸보레이트인 유기전해액.The organic electrolyte according to claim 1, wherein the borate compound is tricyanomethylborate, tricyanoethylborate, tricyanopropylborate or tricyanobutylborate. 제 1 항에 있어서, 상기 이온성 금속 착화합물이 하기 화학식 4로 표시되는 유기전해액:
<화학식 4>
Figure 112016091071717-pct00037

상기 식에서,
Ma가 Al, B 또는 P이며,
M이 금속이온이며,
p가 0 내지 8이며, q가 0 또는 1이며, r이 1 내지 4이며,
X3 및 X4가 서로 독립적으로 O 또는 S이며,
R7이 할로겐이며,
R8 이 서로 독립적으로 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 또는 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 10의 아릴렌기이다.
The organic electrolyte of claim 1, wherein the ionic metal complex compound is represented by the following formula (4):
<Formula 4>
Figure 112016091071717-pct00037

In the above formula,
Ma is Al, B or P,
M is a metal ion,
p is 0 to 8, q is 0 or 1, r is 1 to 4,
X 3 and X 4 are each independently O or S,
R 7 is halogen,
R 8 is each independently a halogen-substituted or unsubstituted C 1 to C 5 alkylene group, or a halogen-substituted or unsubstituted C 4 to C 10 arylene group.
제 1 항에 있어서, 상기 이온성 금속 착화합물이 하기 화학식 5 또는 6으로 표시되는 유기전해액:
<화학식 5> <화학식 6>
Figure 112016091071717-pct00038
Figure 112016091071717-pct00039

상기 식들에서,
Ma가 Al, B 또는 P이며,
p가 0 내지 8이며, r이 1 내지 4이며,
R7이 할로겐이며,
R9가 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기이다.
The organic electrolyte according to claim 1, wherein the ionic metal complex compound is represented by the following formula (5) or (6):
<Formula 5><Formula6>
Figure 112016091071717-pct00038
Figure 112016091071717-pct00039

In the above equations,
Ma is Al, B or P,
p is 0 to 8, r is 1 to 4,
R 7 is halogen,
R 9 is a halogen-substituted or unsubstituted C 1 to C 5 alkylene group.
제 1 항에 있어서, 상기 이온성 금속 착화합물이 하기 화학식 7 내지 12으로 표시되는 유기전해액:
<화학식 7> <화학식 8>
Figure 112016091071717-pct00040
Figure 112016091071717-pct00041

<화학식 9> <화학식 10>
Figure 112016091071717-pct00042
Figure 112016091071717-pct00043

<화학식 11> <화학식 12>
Figure 112016091071717-pct00044
Figure 112016091071717-pct00045
.
The organic electrolyte according to claim 1, wherein the ionic metal complex compound is represented by the following formulas 7 to 12:
<Formula 7><Formula8>
Figure 112016091071717-pct00040
Figure 112016091071717-pct00041

<Formula 9><Formula10>
Figure 112016091071717-pct00042
Figure 112016091071717-pct00043

<Formula 11><Formula12>
Figure 112016091071717-pct00044
Figure 112016091071717-pct00045
.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 불소계 화합물이 하기 화학식 14 내지 15로 표시되는 유기전해액:
<화학식 14> <화학식 15>
Figure 112020078519848-pat00047
Figure 112020078519848-pat00048
.
The organic electrolyte of claim 1, wherein the fluorine-based compound is represented by the following formulas 14 to 15:
<Formula 14><Formula15>
Figure 112020078519848-pat00047
Figure 112020078519848-pat00048
.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 유기용매가 저비점용매를 포함하는 유기전해액.The organic electrolyte according to claim 1, wherein the organic solvent contains a low boiling point solvent. 제 1 항에 있어서, 상기 유기용매가 디알킬카보네이트, 고리형카보네이트, 선형 또는 고리형 에스테르, 선형 또는 고리형 아미드, 지방족 니트릴, 선형 또는 고리형 에테르 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 유기전해액.The method of claim 1, wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of dialkyl carbonates, cyclic carbonates, linear or cyclic esters, linear or cyclic amides, aliphatic nitriles, linear or cyclic ethers, and derivatives thereof. Organic electrolyte. 제 1 항에 있어서, 상기 유기용매가 디메틸카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 메틸프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 디에틸카보네이트(DEC), 디프로필카보네이트, 프로필렌카보네이트(PC), 에틸렌카보네이트(EC), 부틸렌카보네이트, 에틸프로피오네이트, 에틸부티레이트, 아세토니트릴, 석시노니트릴(SN), 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 감마-발레로락톤, 감마-부티로락톤 및 테트라하이드로퓨란으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전해액.The method of claim 1, wherein the organic solvent is dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate, ethyl propionate, ethyl butyrate, acetonitrile, succinonitrile (SN), dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethyl acetamide, gamma-valerolactone, gamma-butyrolactone and An organic electrolytic solution comprising at least one selected from the group consisting of tetrahydrofuran. 제 1 항에 있어서, 상기 유기전해액에서 리튬염이 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(x, y는 1 내지 20이다), LiCl 및 LiI로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 유기전해액.The method of claim 1, wherein the lithium salt in the organic electrolyte is LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x+1 SO 2 ) (C y F 2y+1 SO 2 ) (x, y are 1 to 20), LiCl and LiI containing at least one selected from the group consisting of Organic electrolyte. 제 1 항에 있어서, 상기 유기전해액에서 리튬염이 LiPF6인 유기전해액.The organic electrolyte according to claim 1, wherein the lithium salt is LiPF 6 in the organic electrolyte. 제 1 항에 있어서, 상기 유기전해액에서 리튬염의 농도가 0.01 내지 2.0 M인 유기전해액.The organic electrolyte according to claim 1, wherein the concentration of the lithium salt in the organic electrolyte is 0.01 to 2.0 M. 양극;
음극; 및
제 1 항 내지 제 6 항, 제 10 항, 및 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 유기전해액을 포함하는 리튬전지.
anode;
cathode; And
A lithium battery comprising the organic electrolyte according to any one of claims 1 to 6, 10, and 12 to 17.
제 18 항에 있어서, 상기 양극이 니켈을 포함하는 리튬전지.The lithium battery according to claim 18, wherein the positive electrode contains nickel. 제 18 항에 있어서, 상기 음극이 흑연을 포함하는 리튬전지.The lithium battery according to claim 18, wherein the negative electrode comprises graphite.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016149312A (en) * 2015-02-13 2016-08-18 ソニー株式会社 Secondary battery, battery pack, motor vehicle, power storage system, power tool, and electronic apparatus
JP6799617B2 (en) * 2017-01-20 2020-12-16 富士フイルム株式会社 Electrolyte for non-aqueous secondary batteries, non-aqueous secondary batteries and metal complexes
US10998579B2 (en) * 2017-03-17 2021-05-04 Lg Chem, Ltd. Electrolyte additive and electrolyte for lithium secondary battery including the same
WO2018169112A1 (en) * 2017-03-17 2018-09-20 울산과학기술원 Electrolyte additive for lithium secondary battery and method for preparing same, electrolyte comprising additive and method for preparing same, and lithium secondary battery comprising additive
KR102430423B1 (en) * 2018-01-08 2022-08-09 주식회사 엘지에너지솔루션 Lithium secondary battery having improved cycle life characteristics
KR102244059B1 (en) * 2018-04-23 2021-04-22 삼성에스디아이 주식회사 Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009021102A (en) * 2007-07-12 2009-01-29 Toyota Central R&D Labs Inc Lithium-ion secondary battery
KR101002566B1 (en) * 2008-07-29 2010-12-17 삼성에스디아이 주식회사 Electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery comprising the same
JP2012174546A (en) * 2011-02-22 2012-09-10 Kaneka Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1195834B1 (en) 2000-10-03 2010-09-15 Central Glass Company, Limited Electrolyte for electrochemical device
JP4076738B2 (en) 2001-06-13 2008-04-16 セントラル硝子株式会社 Lithium battery and electrolyte for lithium ion battery, electrolyte solution or solid electrolyte thereof, and lithium battery or lithium ion battery
US7638243B2 (en) 2006-03-22 2009-12-29 Novolyte Technologies Inc. Stabilized nonaqueous electrolytes for rechargeable batteries
KR101297257B1 (en) 2006-05-26 2013-08-16 삼성에스디아이 주식회사 Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same
JP4273433B2 (en) 2006-06-14 2009-06-03 ソニー株式会社 Ionic compounds, electrolytes, electrochemical devices and secondary batteries
JP5120596B2 (en) 2006-11-22 2013-01-16 ソニー株式会社 Non-aqueous electrolyte, electrochemical device and non-aqueous secondary battery
JP5277550B2 (en) 2007-03-12 2013-08-28 セントラル硝子株式会社 Method for producing lithium difluorophosphate and non-aqueous electrolyte battery using the same
US9099756B2 (en) * 2009-02-17 2015-08-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Flame retardant electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
CN102576907B (en) * 2009-09-28 2015-04-29 国立大学法人静冈大学 Solvent for electrolytic solution, electrolytic solution, and gel-like electrolyte
KR20130143083A (en) 2010-11-16 2013-12-30 히다치 막셀 가부시키가이샤 Non-aqueous secondary battery
WO2012133556A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 国立大学法人静岡大学 Electrolyte solution for lithium secondary batteries, and lithium secondary battery
JP5988134B2 (en) 2011-05-11 2016-09-07 株式会社Gsユアサ Electricity storage element
JP2013020789A (en) * 2011-07-11 2013-01-31 Japan Carlit Co Ltd:The Electrolyte for dye sensitized solar cell and dye sensitized solar cell manufactured using the same
WO2013010641A1 (en) * 2011-07-15 2013-01-24 Merck Patent Gmbh Compounds containing alkyl-cyano-borate or alkyl-cyano-fluoroborate anions
JP2013222612A (en) 2012-04-17 2013-10-28 Hitachi Maxell Ltd Nonaqueous secondary battery
CN103259043B (en) 2013-05-21 2018-02-23 宁德新能源科技有限公司 Lithium rechargeable battery and its electrolyte

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009021102A (en) * 2007-07-12 2009-01-29 Toyota Central R&D Labs Inc Lithium-ion secondary battery
KR101002566B1 (en) * 2008-07-29 2010-12-17 삼성에스디아이 주식회사 Electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery comprising the same
JP2012174546A (en) * 2011-02-22 2012-09-10 Kaneka Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery

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